Desarrollan un nuevo método para detectar problemas de circulación sanguínea en los capilares del cerebro

El cerebro es, quizás, el órgano más sensible a los cambios en el flujo sanguíneo y en el suministro de oxígeno. Incluso breves interrupciones en el flujo capilar pueden indicar problemas neurológicos agudos; la evidencia sugiere que condiciones crónicas como el alzhéimer o el párkinson  están cercanamente relacionadas con esta clase de eventos. Por ello, investigar los efectos de este fenómeno puede conducirnos al desarrollo de terapias para dichos trastornos.

Una mejora de técnicas ya disponibles

Con todo, y a pesar de los avances técnicos de las últimas décadas, continúa siendo complicado identificar las interrupciones en el flujo sanguíneo. La mejor herramienta disponible hasta el momento es la tomografía de coherencia óptica, pero se trata de un método de imagen con una resolución temporal pobre; por ello, sólo captura interrupciones del flujo sanguíneo relativamente largas.

Ahora, un nuevo estudio publicado en el medio especializado Neurophotonics ha buscado solucionar estos problemas empleando una técnica llamada microscopía de rayo Bessel de dos fotones para obtener imágenes volumétricas de los capilares del cerebro. Adicionalmente, estos autores proponen un sistema de análisis innovador que semi-automatiza la identificación de interrupciones en el flujo sanguíneo en los capilares del cerebro.

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La microscopía de dos fotones es una técnica frecuentemente empleada en medicina que emplea luz láser para excitar moléculas fluorescentes dentro de una muestra. La colisión simultánea de dos fotones con una molécula fluorescente debe darse para que se dé emisión de luz, lo que es muy útil para eliminar ruido (distorsiones en las imágenes) de fondo. Así, emplear un rayo de Bessel (un tipo de rayo láser con una distribución de intensidad específica que le permite mantenerse enfocado en un espacio estrecho a través de distancias relativamente largas, lo que hace la técnica aún más prometedora.

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Gracias a ese sistema, los investigadores eran capaces de obtener imágenes de todos los capilares de un volumen minúsculo más o menos cada dos segundos en las que es posible detectar las interrupciones en el flujo sanguíneo de manera sencilla observando los movimientos de las células sanguíneas, que aparecen como sombras. Si las células se encuentran en la misma posición en dos o más 'frames' o tomas, significa que se ha producido una interrupción en el flujo sanguíneo.

Con todo, la cantidad de datos que produce esta técnica empeora el problema del análisis de los mismos. Para atajar esto, los autores proponen un sistema que se basa en que la intensidad a lo largo de capilares en una imagen de dos fotones se mantiene relativamente sin cambios; mediante un algoritmo, es posible detectar altas correlaciones entre ciertos 'frames' y los inmediatamente posteriores, lo que indica de manera semi-automatizada en qué puntos del conjunto de datos hay altas probabilidades de que se haya producido una interrupción en el flujo sanguíneo.

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Todos estos procesos se han testado en modelos in vivo en ratones con el fin de explorar su eficacia. La estrategia de análisis redujo el tiempo de la técnica a la mitad; y la microscopía de rayo Bessel resultó más efectiva para detectar interrupciones en el flujo de los capilares del cerebro que la tomografía de coherencia óptica. Gracias a ello, en el futuro es probable que esta técnica pueda desarrollarse más allá hasta implementarse de manera clínica, potenciando el estudio de condiciones neurológicas complejas como el párkinson o el alzhéimer.

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Referencias

John Giblin, Sreekanth Kura, Juan Luis Ugarte Nunuez, Juncheng Zhang, Gulce Kureli, John Jiang, David A. Boas, Ichun A. Chen. High throughput detection of capillary stalling events with Bessel beam two-photon microscopy. Neurophotonics (2023). DOI: https://doi.org/10.1117/1.NPh.10.3.035009